第十二章 色谱分析法（课件）- 《无机及分析化学(第二版)》同步教学（高教版）

第十二章 色谱分析法 知识目标： 掌握色谱法的原理、分类及有关概念； 熟悉薄层色谱法、纸色谱法的原理及技术要点； 理解气相色谱法的基本原理，熟悉气相色谱仪的基本结构； 理解气相色谱定性的依据；了解气相色谱定量的方法； 了解高效液相色谱的特点和应用。 能力目标： 能够正确选择色谱方法，并完成薄层色谱法、纸色谱法分离实验操作； 能根据被分离组分的极性正确选择吸附剂和脱附剂； 能说出气相色谱仪基本结构； 熟悉气相色谱定性的几种方法； 能说出高效液相色谱法与气相色谱法的不同特点。 第一节 概述 一、色谱法基本原理 色谱法又称为层析法，是一种依据物质的物理化学性质的不同而进行分离的分离分析方法。其分离原理是利用混合物中各个组分的物理化学性质差异，使各个组分以不同程度分布在两个相中而得以分离的方法。 其中一个固定的相称为固定相。另一个相流过此固定相进行冲洗，称为流动相。在冲洗过程中各个组分在两相间经过反复的吸附、解吸附或重复分配后，以不同速率移动，从而达到分离。 吸附色谱的吸附-解吸平衡状态，可用吸附平衡常数(吸附系数)K表示。在低浓度和一定温度下： K=cs/cm 式中cs为组分在固定相中的浓度，cm为组分在流动相中的浓度。K实际上是溶质分子在固定相和流动相达到平衡时的浓度之比。各组分之间K值越大，越容易被分离。 二、色谱法的分类 色谱法有多种类型，通常有以下三种分类方法： 按两相所处状态不同分类 液相色谱法 气相色谱法 流动相为液体，当固定相为固体吸附剂时，称为液-固色谱；当固定相为液体，称为液-液色谱。 流动相为气体，当固定相为固体吸附剂时，称为气-固色谱；当固定相为液体，称为气-液色谱。 按操作形式不同分类 柱色谱法 薄层色谱法 将固定相装于柱管内，构成色谱柱，利用色谱柱分离混合组分的方法。 以滤纸作为载体，以滤纸上面吸附的水作为固定相，然后与薄层色谱法相同的操作形式进行分离分析的方法。 将固定相涂铺在平板上，制成薄层板，点样后，用展开剂(流动相)将其展开，然后用薄层板斑点定位后进行定量和定性分析的方法。 纸色谱法 按色谱过程的分离原理分类 吸附色谱法 分配色谱法 离子交换色谱法 分子排阻色谱法 用吸附剂作固定相，利用吸附剂表面对不同组分吸附能力的差异来进行的分离分析方法。 用液体作固定相，利用不同组分在互不相溶的两相溶剂中的分配系数的差异来进行的分离分析方法。 用离子交换剂作固定相，利用离子交换剂对不同离子的交换能力的差异进行的分离分析方法。 用凝胶(或分子筛)作固定相，利用凝胶对分子大小不同的组分有着不同的阻滞作用(或渗透作用)来进行的分离分析方法。 第二节 液相色谱 一、纸色谱法 1. 原理 纸色谱(PC)是以滤纸为载体的色谱法，固定相一般为纸纤维上吸附的水，与水不相混溶的有机溶剂为流动相。但是在实际工作中也常选与水相混溶的溶剂为流动相。各组分在滤纸上移动的位置用比移值(Rf)表示，如下图所示： Rf值测量示意图 Rf=原点到斑点中心的距离/原点到溶剂前沿的距离 图中，试样A的Rf=a/c, 试样B的Rf=b/c 根据Rf的定义，其值应在0~1之间变化。若组分的Rf=0，表明该组分停留在原点上，没有随展开剂展开；若组分的Rf=0.7，则表明该组分从原点移动到溶剂前沿的7/10，试样中个组分的Rf值相差越大，表明分离的越充分。 Rf与分配系数有关，分配系数越大， Rf越小。 纸色谱法是一种微量分析方法。此法设备简单，易于操作，适合对微量试样进行分离、鉴定。 二、实验条件的选择 1. 色谱滤纸的选择 用于色谱分离的滤纸要满足下列条件： 滤纸质地均匀，具有一定机械强度； 滤纸松紧适宜，过疏使斑点扩散，过紧则流速太慢； 纸质应纯，无明显的荧光斑点。 2. 固定相的选择 纸色谱是以吸着在纤维素上的水作固定相，纸纤维则是起到一个惰性载体的作用。在分离一些极性较小的物质或酸、碱性物质时，为了增加其在固定相中的溶解度。常在滤纸上吸留一些甲酰胺或二甲基甲酰胺、丙二醇或缓冲溶液等作为固定相。 3. 展开剂的选择 展开剂的选择要从欲分离物质在两相中的溶解度和展开剂的极性来考虑。在流动相中的溶解度较大的物质会移动的快，因而具有较大的Rf值。对极性物质，增加展开剂中极性溶剂的比例，可以增大Rf。增加展开剂中非极性溶剂的比例，可以减小Rf。 二、薄层色谱 1. 原理 薄层色谱法(TLC)是在纸色谱法的基础上发展起来的分析方法。将固定相均匀地铺在玻璃、塑料或金属薄膜板上，各组分在此薄膜上进行色谱分离。将被分离的试样溶液点在薄板的一端，在密闭的容器中选用合适的展开剂展开。由于固定相相对不同的物质的吸附能力不同，组分在吸附剂与展开剂之间不断地进行吸附与解吸的过程。 2. 操作方法 薄层板的制备 以硅胶、氧化铝为固定相制备的薄板，一般厚度以25